<p>At working sites all around monotonic tasks are performed. If one were able</p><p>to automatize these kinds of tasks there would be a large economical profit to</p><p>collect. Volvo CE are in the process of developing an autonomous wheel loader,</p><p>to perform these types of monotonic, uniform tasks. The project is intended to</p><p>be performed mainly be thesis workers. This report is the eighth thesis in this</p><p>project. Earlier work has made the loader able to see a pile using a laser scanner.</p><p>The machine can also see and fill a hauler. The usage of the laser scanner can</p><p>only be made while the loader is standing still. The aim of this thesis work has</p><p>been to make the loader able to scan its environment while it is moving. To do</p><p>this an inertial measurement unit has been used for keeping track of the scanners</p><p>orientation during a scan. The work of this thesis has resulted in a working set-up</p><p>on the machine, and a robust framework for future work.</p><p> </p>

AIMS AB is a Swedish company that develops and sells inertial sensor systems. A new product is under research which basically is an aided inertial navigation system where unwanted drift is eliminated. This can be done by integrating a GPS reciever into the system and fuse measurement data from GPS and IMU. Such a product is useful in racing, where engineers always are searching for the optimal performance and the shortest lap times. Today the only feedback the engineers and mechanics get from their work is the driver’s comments and lap times. It would be of great help if it was possible to see the behaviour of the car directly in technical terms. The focus of this master thesis is fusing a GPS receiver and an IMU using an Extended Kalman Filter (EKF). The main task of the EKF is to estimate the errors of the intertial measurements and correct the measurements to eliminate drift in velocity and position. To verify the system, data collection was done togheter with the team G2 Racing and Tony Ring. The measurements were done in Tony’s Ferrari F430 Pista during two days at the Paul Ricard circuit in southern France. From the results possibilites to further estimate interesting entities were evaluated. / AIMS AB är ett företag som tillverkar och säljer olika typer av tröghetsnavigeringssystem. En ny produkt med ett tröghetsnavigeringssystem stöttat av GPS är under utveckling. Med sensorfusion kan GPS- och IMU-mätningar integreras genom användning av ett Extended Kalman Filter (EKF). Ett sådant system kan komma till användning inom racing där strävan efter optimal prestanda och korta varvtider är stor. Den information ingenjörerna får om bilens beteende är ofta enbart förarens kommentarer. Förarens beskrivning kan ofta vara svår att översätta till tekniska termer som behövs för att enkelt justera inställningar och nå önskade egenskaper. Det skulle vara till stor hjälp om ingenjörerna direkt fick tillgång till teknisk information om fordonets beteende. I detta examensarbete ligger fokus på sensorfusion av GPS- och IMU-mätningar genom användning av ett Extended Kalman Filter (EKF). Huvuduppgiften för kalmanfiltret är att skatta fel i mätningar av accelerationer och vinkelhastigheter så att korrigering för dessa kan göras och därmed drift i position elimineras. För verifiering av systemet har datainsamling utförts tillsammans med teamet G2 Racing och Tony Ring. Mätningnarna är gjorda i Tonys Ferrari F430 Pista under två dagar på banan Paul Ricard i södra Frankrike. Ur resultatet undersöks även möjligheterna till vidare skattning av intressanta data som kan vara till hjälp för ingenjörerna i ett racingteam.

At working sites all around monotonic tasks are performed. If one were able to automatize these kinds of tasks there would be a large economical profit to collect. Volvo CE are in the process of developing an autonomous wheel loader, to perform these types of monotonic, uniform tasks. The project is intended to be performed mainly be thesis workers. This report is the eighth thesis in this project. Earlier work has made the loader able to see a pile using a laser scanner. The machine can also see and fill a hauler. The usage of the laser scanner can only be made while the loader is standing still. The aim of this thesis work has been to make the loader able to scan its environment while it is moving. To do this an inertial measurement unit has been used for keeping track of the scanners orientation during a scan. The work of this thesis has resulted in a working set-up on the machine, and a robust framework for future work.

Den obemannade  helikoptern Skeldar utvecklas av Saab Aeronautics. Saab är intresserade av hur väl sensorfusion kan användas för navigering av en obemannad helikopter. Med sensorfusion kan tillgängliga sensordata fusioneras. Det är mätningar från accelerometer, gyro, GPS och magnetometer som används av olika Kalmanfilter. Olika sensorfusionsmetoder föreslås, däribland Extended Kalman Filter (EKF) och ett heuristiskt filter för att visa på hur man intuitivt kan göra för att fusionera mätningar jämfört med det modellbaserade sättet som Kalmanfiltret erbjuder. För att skaffa sig en uppfattning om filtrets prestanda kommer orienteringen, där attityden är avgörande för stabiliteten, att valideras mot en AHRS. Vid reglering av helikoptern används återkoppling därför är det inte helt nödvändigt att navigeringen blir helt exakt. Sensorerna som används vid navigeringen utvärderas, dels med avseende på hur väl de uppfyller databladets specifikationer och dels med avseende på om sensorerna måste kalibreras och tillvägagångssättet för att göra detta.

<p>AIMS AB is a Swedish company that develops and sells inertial sensor systems. A new product is under research which basically is an aided inertial navigation system where unwanted drift is eliminated. This can be done by integrating a GPS reciever into the system and fuse measurement data from GPS and IMU. Such a product is useful in racing, where engineers always are searching for the optimal performance and the shortest lap times. Today the only feedback the engineers and mechanics get from their work is the driver’s comments and lap times. It would be of great help if it was possible to see the behaviour of the car directly in technical terms. The focus of this master thesis is fusing a GPS receiver and an IMU using an Extended Kalman Filter (EKF). The main task of the EKF is to estimate the errors of the intertial measurements and correct the measurements to eliminate drift in velocity and position. To verify the system, data collection was done togheter with the team G2 Racing and Tony Ring. The measurements were done in Tony’s Ferrari F430 Pista during two days at the Paul Ricard circuit in southern France. From the results possibilites to further estimate interesting entities were evaluated.</p> / <p>AIMS AB är ett företag som tillverkar och säljer olika typer av tröghetsnavigeringssystem. En ny produkt med ett tröghetsnavigeringssystem stöttat av GPS är under utveckling. Med sensorfusion kan GPS- och IMU-mätningar integreras genom användning av ett Extended Kalman Filter (EKF). Ett sådant system kan komma till användning inom racing där strävan efter optimal prestanda och korta varvtider är stor. Den information ingenjörerna får om bilens beteende är ofta enbart förarens kommentarer. Förarens beskrivning kan ofta vara svår att översätta till tekniska termer som behövs för att enkelt justera inställningar och nå önskade egenskaper. Det skulle vara till stor hjälp om ingenjörerna direkt fick tillgång till teknisk information om fordonets beteende. I detta examensarbete ligger fokus på sensorfusion av GPS- och IMU-mätningar genom användning av ett Extended Kalman Filter (EKF). Huvuduppgiften för kalmanfiltret är att skatta fel i mätningar av accelerationer och vinkelhastigheter så att korrigering för dessa kan göras och därmed drift i position elimineras. För verifiering av systemet har datainsamling utförts tillsammans med teamet G2 Racing och Tony Ring. Mätningnarna är gjorda i Tonys Ferrari F430 Pista under två dagar på banan Paul Ricard i södra Frankrike. Ur resultatet undersöks även möjligheterna till vidare skattning av intressanta data som kan vara till hjälp för ingenjörerna i ett racingteam.</p>

Attitude estimation of unmanned aerial vehicles is of great importance as it enables propercontrol of the vehicles. Attitude estimation is typically done by an attitude-heading refer-ence system (ahrs) which utilises different kind of sensors. In this thesis these include agyroscope providing angular rates measurements which can be integrated to describe the at-titude as well as an accelerometer and a magnetometer, both of which can be compared withknown reference vectors to determine the attitude. The sensor measurements are fused usinga gps augmented 7-state Extended Kalman filter (ekf) with a quaternion and gyroscope bi-ases as state variables. It uses differentiated gps velocity measurements to estimate externalaccelerations as reference vector to the accelerometer, which significantly raises robustnessof the solution. The filter is implemented in MatlabTM and in c on an ARM microprocessor.It is compared with an explicit complementary filter solution and is evaluated with flightsusing a fixed-wing uav with satisfactory results.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1990. / Vita. Includes bibliographical references (leaves [317]-338).

Common trends in the vehicle industry are semiautonomous functions and autonomous solutions. This new type of functionality sets high requirements on the knowledge about the state of the vehicle. A precise vehicle speed is important for many functions, and one example is the positioning system which often is reliant on an accurate speed estimation. This thesis investigates how an IMU (Inertial Measurement Unit), consisting of a gyroscope and an accelerometer, can support the vehicle speed estimation from wheel speed sensors. The IMU was for this purpose mounted on a wheelloader. To investigate the speed estimation EKFs (Extended Kalman Filters) with different vehicle and sensor models are implemented. Furthermore all filters are extended to Kalman smoothers. First an analysis of the sensors was performed. The EKFs were then developed and verified using a simulation model developed by Volvo Construction Equipment. The filters were also implemented on the wheel loader and tested on data collected from real world scenarios.

Uno de los principales problemas que enfrentan muchas ciudades en el mundo son los atochamientos de tráfico y la polución producida por este hecho. Entre las distintas soluciones a este problema se cuenta una alternativa de transporte orientada a tramos cortos, cuyo funcionamiento se basa en mantener un equilibrio inestable con el pasajero parado sobre dos ruedas, del mismo modo en que las personas se mantienen erguidas y caminan, con las ventajas en términos de facilidad de conducción que esto significa. Este trabajo presenta el desarrollo de un vehículo de esta clase, que corresponde al primero de este tipo de dispositivos en el país. Para ello, se realiza un análisis de las características dinámicas del sistema, de modo de obtener información relevante de las variables que se requiere medir para lograr un funcionamiento exitoso. Se abordan las etapas de diseño e implementación de las distintas partes involucradas, como la electrónica digital, la electrónica de potencia y los aspectos mecánicos del dispositivo. Se pone especial énfasis en la electrónica de control asociada a un vehículo de este tipo, en particular, en el diseño de una unidad de medición de inercia (IMU), encargada de entregar la estimación de la inclinación del vehículo, la cual es la principal variable para lograr la estabilidad deseada. Para lograr un funcionamiento exitoso del prototipo, se debió primero realizar un ajuste fino de los distintos parámetros involucrados, como tiempos de muestreo y constantes de filtros, entre otros, junto con la implementación de funciones encargadas de detectar y corregir en tiempo real ciertas oscilaciones en la estimación de la unidad IMU observadas en las primeras pruebas. Se obtuvo un prototipo de 40 kg, capaz de alcanzar velocidades del orden de los 6 km/h con un controlador proporcional derivativo. Se le realizaron pruebas de validación con pasajeros inexpertos, los que tras un período de aprendizaje de 30 minutos lograban trasladarse en el vehículo sin mayores problemas, por lo que se concluye que es posible realizar una implementación exitosa de este tipo de vehículos con un costo cercano a una unidad comercial.

Bakgrund: Löpare drabbas ofta av olika överbelastningsskador, varför diskussionen om vilken löpstil en ska välja uppstått med ett ökande intresse hos allmänheten. Tidigare studier har visat att löpning på hälen genererar högre muskelaktivitet i Tibialis anterior och löpning på framfoten aktiverar Gastrocnemius i högre grad. Enligt vissa studier tycks biomekaniska skillnader kunna förutsäga vilka individer som riskerar att drabbas av olika skador. Syftet var att jämföra inomindividuella skillnader gällande muskelaktivitet och ledvinklar i nedre extremitet mellan löpning med hälisättning och löpning på framfoten. Metod: Två män, 28 och 29 år gamla med liknande träningsbakgrund sprang varsin gång med bägge löpstilarna, varpå den generella muskelaktiviteten och ett medelvärde av maxvärdena för ledvinklarna beräknades. Datainsamlingen gjordes med elektromyografi för muskelaktivitet och tröghetssensorer för 3D-rörelseanalys. Musklerna som testades var Gluteus medius, Biceps femoris, mediala Gastrocnemius och Tibialis anterior. Ledvinklarna som undersöktes var höftens flexion-extension, abduktion-adduktion och in- och utåtrotation, knäets flexion-extension, samt fotens plantarflexion-dorsalextension och inversion-eversion. Resultat: Muskelaktiviteten i Gluteus medius, Biceps femoris och Gastrocnemius var högre vid framfotsisättning, medan Tibialis anterior hade högst aktivitet vid hälisättning, hos bägge testpersonerna. Plantarflexionen var större hos den ena personen vid framfotsisättning, medan dorsalextensionen var som störst vid hälisättning. Konklusion: Enligt vår kännedom finns inga tidigare studier som undersökt maximala ledvinklar och generell muskelaktivitet, där testpersonerna haft liknande erfarenhet av de bägge löpstilarna. Undersökningen bidrar till ökad kunskap om individuella skillnader i ledvinklar mellan löpstilarna hos testpersonerna. Studier med ett större antal deltagare som byter från en löpstil till en annan behövs för att kunna fastställa hur muskelaktivitet och ledvinklar påverkas.